27m钢结构课程设计-计算书_精品.doc

目 录 一、设计资料 3 二、钢材和焊条选择 3 三、屋架形式及尺寸 3 四、屋盖支撑布置 3 五、荷载和内力计算 5 六、干件截面选择 9 七、节点设计 14 一、设计资料 详见同济大学自考办发的《钢结构课程设计任务书》。 二、钢材和焊条选择 按设计规范要求，钢材选用Q235B。焊条选用E43型，手工焊。 三、屋架形式及尺寸 根据《钢结构课程设计任务书》，屋架的计算跨度为 L0=L-300=27000-300=26700（mm） 屋架在30m轴线处的端部高度取 H0=1990mm 跨中高度 H=H0+ 屋架的高度跨比 H/L=3490/27000=1/7.7 在屋架常用高度范围内。 为使屋架上弦承受截点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，复杆体系大部分采用下线节间长为3m的人字式，仅在跨中考虑到复杆的事宜倾角，采用再分式。屋架跨中起供55mm（L/500=54mm,取55mm）。几何尺寸如下所示： 屋架几何尺寸图 四、屋盖支撑布置 根据车间长度（240m＞60m）、跨度及荷载情况，设置5道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。支撑布置见下页图所示。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3。其他屋架编号均为GWJ-1。 五、荷载和内力计算 （1）荷载计算 和在计算及汇总见下表： 荷载计算及汇总表 项次 荷载名称 计算式 标准值（KN/m2） 设计值（KN/m2） 备注 1 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 　 1.4 1.68 沿层面坡向分布 2 二毡三油加绿豆沙 　 0.4 0.48 沿层面坡向分布 3 找平层2cm厚 　 0.4 0.48 沿层面坡向分布 4 支撑重量 　 0.07 0.08 沿层面坡向分布 5 钢屋架 0.12+0.011*27 0.42 0.50 沿水平面分布 6 恒载总和 　 2.69 3.23 　 7 活载 　 0.7 0.98 沿水平面分布 8 积灰荷载 　 0.8 1.12 沿水平面分布 9 可变荷载总和 　 1.5 2.10 　 计算屋架杆力时，应考虑如下三种荷载组合： 使用“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半夸屋面均布和活荷载”。应注意半夸屋面活荷载可能作用于左半跨，也可能作用于右半跨。恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值P恒及P活分别为 P恒=3.23*1.5*6=29.07（KN） P活=2.10*1.5*6=18.90（KN） 施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）既可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值P’恒和P’活分别为 P′恒=(0.08+0.5)*1.5*6=5.22（KN） P′活=(1.68+2.1)*1.5*6=34.02（KN） （2）内力计算 采用系数法计算，具体系数见下页图： 根据以上算得的节点荷载和杆力系数，利用下表进行杆件的内力组合并求出各杆的最不利内力，计算过程和结果详见下页表： 六、干件截面选择 （1）上弦 整个上线不改变截面，取上弦最大设计杆力（HJ杆）计算。N=-921.98KN，=151.1cm , ==302.2cm ,（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取为两块屋面板宽）。根据腹杆最大设计杆力=-490.25KN，查表7.4，取中间节点版厚度t=10mm，支座节点板厚度t=12mm。 先由非对称轴选择截面，假设=60，由附二表2.2查得 =0.807（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），需要的截面面积 ==53.14 一般角钢厚度≤15mm，属第1组，故取=215N/mm2。需要的回转半径为 上弦应采用两不等边角钢以短边相连组成的T形截面。根据需要的、及 查附三表3.5，选用2L180×110×10：A=56.75cm2，=3.13cm，=8.62cm（节点板厚10mm），。 验算： =/=151.1/3.13=48，=0.865 故 ==215 验算对称轴y的稳定承载力。 由式/=18/1=180.56/=0.56302.2/18=9.33。 换算长细比=3.7，查附二表2.2，得 =0.769。 故 ==215 满足要求。 垫板每节间放置一块（满足范围内不许少于两块），=151.1/2=75.6cm40 (为5.81cm)。 （2）下弦 下弦亦不改变截面，采用最大设计杆力（cd杆）